Модели и методики обеспечения качества светодиодных осветительных приборов
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ В СФЕРЕ СВЕТОДИОДНЫХ
ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1. Анализ развития светодиодных осветительных технологий
1.2 Анализ существующей нормативной базы в области осветительных
технологий
1.3 Анализ электроэнергетических характеристик электрических сетей
со светодиодными осветительными приборами
1.3.1 Анализ влияния светодиодных осветительных приборов на
изменение показателей качества электрической энергии и ЭМС
1.3.2 Анализ существующих способов поддержания заданного качества
электрической сети с светодиодной осветительной нагрузкой
1.4 Сравнительный анализ солнечного и светодиодного освещения и его
фитобиологического влияния
1.4.1 Анализ факторов, вызывающих негативное фитобиологическое
влияние, белого светодиодного освещения в ночное время
1.5 Анализ состояния проблемы технического контроля изделий в
области светодиодных осветительных технологий
Результаты и выводы по главе 1
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В ОБЛАСТИ
СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
2.1 Исследование показателей качества электроэнергии
административного здания, использующего светодиодные системы
освещения
2.2 Процедура внедрения системы менеджмента измерений на основе
испытаний бытовой светодиодной лампы малой мощности на надежность
2.2.1 Характерные типы отказов
2.2.2 Сопоставление циклов включения светодиодной лампы с
изменением освещенности
2.3 Внедрение методики оценки соответствия основных
электротехнических и световых характеристик бытовых светодиодных
ламп
2.4 Выявление негативных факторов, светодиодных источников света,
влияющих на здоровье человека
2.5 Анализ существующих схемных/технических решений
светодиодных источников света
2.6 Формализация критериев оценки технического уровня ОПСИС на
основе произведенных экспериментов и исследований.
Результаты и выводы по главе 2
3 АНАЛИЗ И ПОВЫШЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА СВЕТОДИОДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА
ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И
МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1 Квалиметрическая модель оценки эффективности теплоотводов
светодиодных осветительных приборов на основе моделирования их тепловых
характеристик
3.2 Компьютерное моделирование полученной тепловой модели
осветительного прибора
3.3 Разработка предложений и технических решений по оптимизации
параметров теплообмена светодиодного светильника
3.4 Расчет показателей надежности основных элементов светодиодного
осветительного прибора
3.4.1 Анализ статистических методов оценки показателей надежности
невосстанавливаемых электронных узлов
3.4.2 Моделирование и расчет характеристик надежности
невосстанавливаемых электронных узлов светодиодного светильника
3.4.3 Математическая модель износа основных элементов светодиодного
светильника на основе цепи Маркова
Результаты и выводы по главе 3
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СЕТЕЙ
ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ С СВЕТОДИОДНЫМ
ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ
4.1. Разработка методики измерений световой отдачи светодиода при
питании импульсным током с различными длительностями и температурой
окружающей среды
4.2 Разработка методики контроля светового потока ОПСИС в
зависимости от температуры корпуса
4.3 Разработка аналитического выражения для предварительной оценки
ОПСИС с учетом генерации гармонической составляющей
4.4 Усовершенствование методики определения уровня спада светового
потока светодиодных осветительных приборов и его результаты
4.5 Разработка методики контроля качества светодиодного
осветительного прибора с учетом возможного причинения вреда для живых
организмов
4.5.1 Расширение базы классификаторов светодиодных источников
света
4.5.2 Формирование основных требований, предъявляемых к
современному освещению с точки зрения поддержания нормального
светового состояния окружающей среды
4.5.3 Разработка рекомендаций к оптимизации современных систем
освещения с точки зрения безопасности здоровья человека
4.5.4 Разработка алгоритмов интеллектуальной системы освещения и
методики контроля и оценки светодиодных осветительных приборов с точки
зрения психофизиологических эффектов продолжительного воздействия на
человека
Результаты и выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель,
основные задачи, объект и предмет исследования, отражена научная новизна и
практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту,
сведения об апробации и внедрении результатов работы.
В первом разделе «Технический обзор и анализ состояния проблемы
обеспечения качества продукции в сфере светодиодных осветительных технологий»
произведен анализ состояния и перспектив развития вопросов управления качеством
искусственного освещения, влияния осветительных приборов со светодиодным
источником света на процессы управления и контроля качества электрической энергии.
Выявлена необходимость проведения исследований по ряду вопросов, связанных с
формализацией процедур внедрения системы менеджмента проектирования сетей
освещения, а также систематизации проведения измерений и мониторинга качества
электрической энергии в сетях освещения с светодиодной осветительной нагрузкой.
Произведенный анализ позволил выявить отрицательные моменты, оказывающие влияние
за счет применяемых светодиодных драйверов, функционирующих по принципу
импульсных источников питания, на качество электрической энергии, за счет генерации
высокочастотных гармоник тока, импульсных и пусковых токов. Отмечены основные
технические и экономические проблемы, с которыми могут столкнуться как потребители,
так и поставщик электрической энергии. Выявлен факт того, что вопросы
квалиметрической оценки влияния светодиодной осветительной продукции на качество
электрической энергии, как правило, остаются без внимания.
Для обеспечения решения выявленных проблем, сформулированы задачи, научных
исследований в выбранном направлении:
1. Выявлена необходимость разработки новых критериев и дополнение
существующей номенклатуры показателей качества светодиодных осветительных
приборов.
2. Обоснована необходимость разработки квалиметрических моделей, позволяющих
проводить оценку эффективности теплоотводов светодиодных осветительных приборов на
основе моделирования их тепловых характеристик.
3. Выявлена необходимость разработки моделей оценки рисков ускоренного
старения основных элементов осветительного прибора со светодиодным источником света.
4. Установлена необходимость разработки рекомендаций для обеспечения
мониторинга качества сетей искусственного освещения с осветительными приборами со
светодиодным источником света, позволяющих контролировать объем негативного
влияния длин волн синего света и содержащих уточненные критерии фитобиологической
безопасности, а также обеспечивших оптимизацию уровней естественного освещения и
возможностей применения алгоритмов интеллектуального управления искусственным
освещением.
Во втором разделе «Экспериментальный менеджмент в области управления
качеством электрической энергии в сетях с светодиодной осветительной нагрузкой»
на основе полученных экспериментальных данных установлены основные параметры
элементов ОПСИС, которые приводят к ухудшению качества электрической энергии и,
соответственно, качества эксплуатации. Часть параметров использована для расширения
существующих критериев оценки качества электрической энергии. Из полученных
экспериментальных данных, выявлены явные изменения исследуемых параметров
электрической сети (рис. 1 – рис. 2). По результатам проведения измерений в электрической
сети исследуемого административного объекта обнаружено значительное преобладание
высокочастотных гармоник тока сопоставимых по мощности с основной. У всех
исследуемых ОПСИС обнаружено характерное постоянное преобладание в спектральном
составе высших гармоник тока, выраженных от 5 до 30%, а также наличие импульсных и
пусковых токов до 0,5 кА и продолжительностью от 8 до 20 мкс. Значительная часть
высокочастотных нечетных гармоник генерируется в результате присутствия нелинейных
сопротивлений в электромеханической системе ОПСИС.
Рисунок 1 – График полного гармонического искажения в процентном соотношении,
измеренного за период рабочего времени школы (15 часов), где А1 THD – процентное
соотношение высокочастотной гармонической составлявшей 5-го порядка для фазы А, А2
THD и А3 THD – для фазы В и С, соответственно
Рисунок 2 – Часовое распределение максимумов дрожания напряжения по фазам,
выраженное через понятие «фликер», где PF1 – фаза А, PF2 и PF3 – фаза В и С
соответственно
Установлено, что массовое применение ОПСИС является одной из причин снижения
показателей, которые, согласно ГОСТ 32144-2013, оказывают прямое влияние на процессы
управления качеством электрической энергии, что приводит к дополнительным затратам и
перепотреблению реактивной мощности и подтверждается жалобами потребителей и
обслуживающих организаций.
В результате испытаний бытовой светодиодной лампы малой мощности на
надежность получены экспериментальные кривые нагрева и остывания светодиодной
лампы и график постепенной деградации освещенности. Анализ характерных отказов в
бытовых светодиодных лампах показал, что при нагреве до 98 °С, происходило небольшое
снижение освещенности на 4-6 %, а при нагреве до 105 °С освещенность уменьшалась на
17 %. Что подтверждает нелинейность изменения интенсивности излучения светодиодного
источника света.
При испытаниях выявлена зависимость изменения освещенности от прохождения
циклов включения/выключения светодиодной лампы. Помимо деградации освещенности с
увеличением прохождения циклов включения/выключения бытовой светодиодной ламы,
возрастал и коэффициент пульсаций, возросший к концу испытаний с 13,2 % до 17,8%.
Третий раздел «Анализ и повышение результативности контроля качества
светодиодных осветительных приборов на основе экспериментальных исследований
и математического моделирования» посвящен разработке математических моделей
направленных на моделирование параметров и условий, способствующих повышению
качества изделий на этапе проектирования в жизненном цикле ОПСИС, в частности, в
области теплового менеджмента и снижения производственных рисков за счет
прогнозирования отказов. Разработана и обоснована математическая модель, описывающая
процесс выделения тепла светодиодом, при протекании через него электрического тока на
различных тепловых уровнях в среде «подложка светодиода – кристалл, покрытый
люминофором – корпус лампочки – воздух в плафоне». В математической моделе
тепломассапереноса для светодиодной лампы (рис.3) получены основные выражения
тепломассапереноса.
Рисунок 3 – Чертеж модели исследуемой светодиодной лампы
Уровень 0
Актуальность темы
Приоритетными направлениями промышленной политики Российской
Федерации являются повышение конкурентоспособности производства и
эффективное продвижение наукоемкой продукции на внутреннем и внешнем
рынках. В Послании Федеральному собранию 1 марта 2018 года Президент
России обозначил особую роль новых технологий в развитии страны, назвав
их одним из приоритетов государственной политики России [1].
Улучшение потребительских свойств продукции, в совокупности
определяющих ее качество, а также повышение технологичности продукции в
целом или отдельных ее элементов, определяются внедрением цифровых
технологий в рамках концепции «Индустрия 4.0» как на предприятиях, так и
на локальных административных, бытовых и других объектах, что требует
постоянного поддержания высокого уровня качества электрической энергии.
С введением в России Федерального закона от 29.07.2018 N 255-ФЗ «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о
внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской
Федерации» [2], стимулирующего потребителей к переходу на
энергосберегающие технологии в действующих электроустановках, все
больше происходит внедрения энергоэффективных осветительных приборов с
светодиодными источниками света, такие как светодиодные светильники,
аналоги ламп накаливания, светодиодные прожекторы и устройства
подсветки. Однако используемые в данных устройствах импульсные
источники питания являются генераторами нелинейных нагрузок, массовое
применение которых может являться причиной заметного снижения качества
электроэнергии в сетях административного и бытового назначения [3].
Применение энергоэффективных осветительных технологий также
важная задача для объектов транспорта, пилотируемых космических
аппаратов и других геромообъектов.
Необходимость проведения экспериментальных исследований,
позволяющих изучить возможные проблемы и доказать отсутствие
негативного влияния, с которым возможно столкнуться при длительном
массовом использовании энергоэффективных осветительных приборов с
светодиодными источниками света на борту гермообъектов, также говорит об
актуальности и важности проработки темы обеспечения качества и
безопасности как самих осветительных приборов, так и электрической сети с
нагрузкой в виде данных устройств. Внедрение алгоритмов
интеллектуального освещения в рамках концепции «Индустрия 4.0» также
должно послужить триггером к развитию в данной области.
Стремительное развитие светодиодного освещения, которое согласно
постановлению правительства РФ № 602 и № 898 относится к
энергоэффективному, позволяет значительно уменьшить энергопотребление,
однако сопровождается использованием различных светодиодных источников
света, а также различными особенностями элементов защиты, источников
питания, теплоотводов, светоотражающих и светорассеивающих элементов.
Наличие такого большого многообразия элементов, каждый из которых имеет
значительное влияние на показатели качества и надежность изделия,
обуславливает необходимость применения методик и доступных средств
ускоренного проведения комплексного контроля качества светодиодных
осветительных приборов на этапе приобретения и дальнейшей эксплуатации.
Нормативными документами определено, что световая отдача любого
источника света во время заявленного срока службы не должна снижаться
более чем на 20%. В то время как конец срока службы определен как полный
отказ устройства. Однако в случаях с светодиодными осветительными
приборами возникает возможность продолжительной работы осветительного
прибора, но с большим снижением светового потока. Следует также отметить
растущие требования к безопасности светодиодных осветительных приборов
с точки зрения фитобиологического влияния, с которыми можно столкнуться
при длительном массовом использовании энергоэффективных осветительных
приборов с высоким содержанием длин волн синего спектра света, что
особенно актуально при применении данных изделий в учебных классах школ,
а также на борту гермообъектов.
Данная работа посвящена исследованию параметров качества и
характеристик светодиодных осветительных приборов отечественного
производства, их основных элементов, таких как элементы защиты, источники
питания, теплоотводы, элементы оптического воздействия.
Таким образом, актуальность темы диссертационного исследования
обусловлена тем, что существует необходимость разрешения противоречия
между потребностью повышения энергоэффективности систем освещения,
которая на данный момент решается за счет массового внедрения
светодиодного освещения, и ухудшением качества электрической энергии при
массовом применении осветительных приборов со светодиодными
источниками света, а также необходимостью комплексного научно-
методического инструментария мониторинга качества и эффективного
использования светодиодной осветительной продукции с учетом ее
возможности повышения безопасности и эффективности свечения.
Степень разработки проблемы. Значительный научный вклад в
разработку процессов управления качеством внесли отечественные ученые
Ю.П. Адлер, Б.В. Бойцов, В.А. Васильев, А.Г. Варжапетян, А.В. Гличев, М.М.
Кане, В.А. Липатников, Е.Г. Семенова, Г.И. Коршунов и др.
Вопросы организации производства получили развитие в работах Г.И.
Коршунова, Е.Г. Семеновой, В.М. Балашова, А.В. Кивелева, А.В. Сидорина,
З.М. Селивановой, Б.В. Гнеденко, В.К. Беляева, А.Д. Соколова, Ю.Б. Зубарева,
М.Г. Миронова, Е.Ф. Розмировича, М.В. Радлевского.
Способы проектирования систем цифрового управления и
автоматизации производственных систем представлены в работах С.В.
Богословского, В.А. Коневцова, С.Ф. Чермошенцева, Е.И. Яблочникова, Н.А.
Демкович. В.А. Фетисова, В.П. Орлова, Б.С. Падуна, С.М. Вертешева, В.В.
Вороновой, Д.Д. Куликова, В.Ф. Шишлакова, И.С. Павловского, И.С.
Ярлычева, С.В.Григорьевой.
Существует ряд стандартов по техническому регулированию и
метрологии в области осветительных приборов с светодиодными источниками
света (ГОСТ Р 55705― 2013) по общим требованиям к надежности и
энергоэффективности бытовых и электрических приборов (ГОСТ 26119-97) с
точки зрения фотобиологической безопасности систем освещения и ламповых
систем в настоящее время используется стандарт ГОСТ Р МЭК 62471-2013,
который полностью идентичен международному IEC 62471:2006, с точки
зрения контроля параметров и характеристики светодиодов используются
стандарты ГОСТ Р 8.749-2011 и ГОСТ В 20.57.403-81 (СТ В СЭВ 0264-87).
Несмотря на наличие множества отечественных и зарубежных научных
трудов и стандартов в области управления качеством, исходя из проведенного
анализа сделан вывод о том, что точные модели и процедуры контроля и
обеспечения качества осветительных приборов с светодиодными источниками
света отсутствуют.
Проблема обеспечения качества и электромагнитной безопасности
осветительной продукции также рассматривалась в повестке исследований,
проводимых Центром электромагнитной безопасности [5], исследования
Центра показывают, что «массовый переход на энергосберегающие источники
света взамен ламп накаливания и люминесцентных, кроме значительного
снижения потребления мощности на освещение, дополнительно усиливает
загрязнение питающих сетей из-за применения импульсных источников
питания в пускорегулирующих устройствах» [3, 5, 6].
В проводимых исследованиях также отмечена высокая вероятность в
будущем «столкнуться с проблемой «загрязнения» распределительных сетей
высшими по отношению к промышленной частоте гармониками тока и
напряжения при условиях, когда мощность нелинейной нагрузки не
превышает 10-15% мощности системы электроснабжения». [5]
Таким образом, проблема обеспечения качества осветительных
приборов со светодиодными источниками света и нехватка
экспериментальных данных в области описанных проблем определили выбор
темы, цели и задач диссертационной работы.
Цель диссертационного исследования. Целью исследования является
повышение эффективности процессов эксплуатации и производства
светодиодных осветительных приборов на основе разработки моделей и
методик обеспечения качества светодиодных осветительных приборов.
Для достижения цели исследования в работе поставлены и решены
следующие задачи:
1. Обоснование и дополнение номенклатуры показателей качества
светодиодных осветительных приборов, путем разработки и введения новых
критериев и аналитических выражений, с учетом существующих
нормативных баз и жизненного цикла продукции.
2. Разработка квалиметрической модели оценки эффективности
теплоотводов светодиодных осветительных приборов на основе исследования
и моделирования их тепловых характеристик и с учетом разработанной
номенклатуры показателей качества светодиодных осветительных приборов.
3. Разработка модели оценки рисков ускоренного старения основных
элементов осветительных приборов со светодиодным источником света.
4. Разработка методики мониторинга качества сетей искусственного
освещения с осветительными приборами со светодиодным источником света
с точки зрения фитобиологической безопасности.
5. Разработка методики обеспечения качества эксплуатации
осветительных приборов со светодиодным источником света.
Объект исследования – осветительные приборы со светодиодным
источником света, системы их управления и система электроснабжения
административных объектов.
Предмет исследования – методы, критерии, процедуры и модели,
обеспечивающие повышение качества эксплуатации и контроля
характеристик осветительных приборов со светодиодным источником света.
Методы исследования. В ходе исследования использованы методы
унификации, агрегатирования, натурных испытаний, моделирования и
статистики. В качестве инструментов моделирования применяются
современные пакеты прикладных программ: Solid Works, PTC Creo Parametric.
Экспериментальные исследования проводятся с использованием
современных электроизмерительных и электронных приборов: трехфазный
анализатор параметров электросетей, качества и количества электроэнергии
C.A 8335 QUALISTAR PLUS, Люксметр-пульсметр АРГУС-07,
Тепловизор FLUKE TI450, спектроколориметр ТКА-ВД/02, гониометр VISO
LIGHTSPION, радиометр МКС-АТ6130, измеритель параметров цепей MZC-
300.
Область исследования: соответствует пп. 1, 2, 3, 4, паспорта
специальности – 05.02.23 Стандартизация и управление качеством продукции.
Положения, выносимые на защиту:
1. Дополненная номенклатура показателей качества светодиодных
осветительных приборов, учитывающая современные требования
национальных международных стандартов к осветительным приборам со
светодиодным источником света в том числе параметров, оказывающих
влияние на качество электрической энергии при массовом использовании
данных изделий.
2. Квалиметрическая модель оценки эффективности теплоотводов
светодиодных осветительных приборов на основе исследования и
моделирования их тепловых характеристик и с учетом предложенной
номенклатуры показателей качества светодиодных осветительных приборов.
3. Модель оценки рисков ускоренного старения, основанная на
математической модели износа основных элементов светодиодного
светильника, которая учитывает наличие бессвинцовых или смешанных
паяных соединений.
4. Методика мониторинга качества сетей искусственного освещения с
осветительными приборами со светодиодным источником света с точки
зрения фитобиологической безопасности.
5. Методика обеспечения качества эксплуатации осветительных
приборов со светодиодным источником света с учетом оптимизации уровней
естественного освещения при замене или дополнении искусственным
освещением.
Научной новизной обладают следующие результаты исследования:
1. Дополненная номенклатура показателей качества светодиодных
осветительных
приборов, учитывающая нормированные температурные режимы, параметры
электромагнитной совместимости, и обновленные требования, содержащиеся
в национальных международных стандартах и технических требованиях к
осветительным приборам со светодиодным источником света.
2. Квалиметрическая модель оценки эффективности теплоотводов
светодиодных осветительных приборов на основе моделирования их тепловых
характеристик, включающая в себя математическую модель тепловых
характеристик светодиодного осветительного прибора и развернутую
номенклатуру показателей оценки технического уровня продукции.
3. Модель оценки рисков ускоренного старения основных элементов
осветительного прибора со светодиодным источником света, отличающаяся
тем, что обеспечила учет результатов аппроксимации расчетных кривых спада
освещенности исследуемого осветительного прибора с светодиодным
источников света и наличие бессвинцовых или смешанных паяных
соединений.
4. Методика мониторинга качества сетей искусственного освещения с
осветительными приборами со светодиодным источником света с точки
зрения фитобиологической безопасности, отличающаяся тем, что позволяет
контролировать объем негативного влияния длин вол синего света и содержит
уточненные критерии фитобиологической безопасности. аналогично
5. Методика обеспечения качества проектирования и эксплуатации
сетей искусственного освещения с осветительными приборами со
светодиодным источником света с учетом оптимизации уровней
естественного освещения при замене или дополнении искусственным
освещением, дополненная экспериментально полученными коэффициентами
регрессионной линии спада освещенности, а также алгоритмами
интеллектуального управления искусственным освещением, которые
повысили эффективность использования сетей освещения.
Практическая значимость полученных научных результатов состоит в
следующем:
1. Результаты использования основных положений, выводов и
рекомендаций, сформулированных в диссертации, обеспечили более точное
выявление и, как следствие, сокращение несоответствий заявленных в
паспортах изделия характеристик реальным в производстве светодиодных
осветительных приборов и сокращение материальных, ресурсных и трудовых
затрат в процессе эксплуатации изделий на 3-5%, что подтверждено актами
внедрения.
2. Применение разработанной квалиметрической модели оценки
эффективности теплоотводов светодиодных осветительных приборов на
основе моделирования их тепловых характеристик позволило обосновать
исключение из производства серийной продукции с недостаточным
техническим уровнем теплоотвода, что привело к увеличению внешнего
показателя качества и снижению уровня технических отказов на 5% в ООО
«Резонит».
3.Применение разработанных моделей и рекомендаций по обеспечению
качества продукции при производстве светодиодных осветительных приборов
и автоматизированных систем освещения в ООО «Макро Солюшинс»
позволило улучшить показатели отвода тепла и в светодиодных лампах до 4%.
4. Программные средства и алгоритмы управления и информационного
взаимодействия элементов систем искусственного освещения, а также
методики и методы комплексного контроля и анализа качества светодиодных
осветительных приборов, использованы при проектировании системы
управления светодиодным светильником с использованием алгоритмов
автоподстройки на основе интеллектуального управления освещением, что
позволило сократить уровень энергопотребления на 2%, а также обеспечить
повышенную комфортность освещения. Разработанные модели и методики
использованы при обосновании технического проекта по проектированию и
монтажу сетей искусственного освещения и их автоматического управления в
ООО «БМД-АЭТ».
5. Внедрение разработанных математических и квалиметрических
моделей при прототипировании корпусов светодиодных осветительных
приборов в АО «Силовые машины» позволило улучшить показатели отвода
тепла до 5%.
6. Внедрение методик контроля и анализа качества светодиодных
осветительных приборов, способствовали повышению уровня контроля
качества на этапах эксплуатации продукции на 3% в МУ «ВРМЦ».
7. Разработан и зарегистрирован в Роспатенте патент на полезную
модель «Устройство управления светодиодным светильником» №197321 от
21.01.2020 г.
8. Разработана и зарегистрирована в Роспатенте программа для ЭВМ,
обеспечивающая математическое решение уравнений оптимального
управления.
9. Разработана и зарегистрирована в Роспатенте программа для ЭВМ,
обеспечивающая управление светодиодным светильником с элементом
Пельтье.
Достоверность результатов диссертационной работы основана на
корректном применении математического аппарата системного анализа,
математической статистики и теории вероятности, комплексного оценивания
и методов математического моделирования, а также результатами
практического внедрения. Сопоставимость результатов теоретических
исследований, результатов моделирования и экспериментальных данных
достаточно высокая, что позволяет считать результаты диссертационной
работы достаточно обоснованными и достоверными.
Личный вклад автора состоит в непосредственной разработке методов,
методик обеспечения качества осветительных приборов с светодиодными
источниками света, проведении исследований и натурных испытаний,
статистической обработке полученных результатов и их анализе.
Внедрение результатов диссертационного исследования
Результаты основных положений, выводов и рекомендаций,
сформулированных в диссертационном исследовании, использованы в
методиках проведения испытаний светового оборудования ООО
«ЭЛЭМГРУПП», ООО «AVT&Co», ООО «РЕЗОНИТ», АО «Силовые
машины», ООО «Макро Групп», обеспечили сокращение времени разработки
светодиодных осветительных приборов при выполнении требований к
надежности и безопасности эксплуатации аддитивной установки, снижение
материальных и трудовых затрат, в образовательном процессе ФГАО ВО
«Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического
приборостроения», что подтверждено актами внедрения.
Получено свидетельство о государственной регистрации прав на объект
авторского права «Устройство управления светодиодным светильником» рег.
№197321 от 21.01.2020 г.
Получено свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ, обеспечивающей решение уравнений устройства управления объектом.
Получено свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ, обеспечивающей управление светодиодным светильником с элементом
Пельтье.
Результаты диссертационного исследования отмечены серебряной
медалью при участии в конференции международного общества
автоматизации ISA в 2019-2021 г.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследования
докладывались и обсуждались на различных конференциях, семинарах и
круглых столах:
67-й, 68-й, 69-й международной студенческой научно-технической
конференции ГУАП, 2015-2017г.
XXII Международная научая конференции «Волновая электроника и
инфокоммуникационные системы» 2018 г.
Международная научно-практической конференции/ Уфимск. гос.
авиац.технич. ун-т – Уфа: РИК УГАТУ, 2018 г.
XVIІI Республиканской научно-технической студенческой конференции,
посвященной 90-летию кафедры «Энергомеханические системы», 2019 г.
XXIII международная научная конференции «Волновая электроника и
инфокоммуникационные системы» 2019 г.
XV ISA European student paper competition ISA District 12 (The International
Society of Automation) and SUAI (SaintPetersburg State University of Aerospace
Instrumentation) (ESPC-2019).
II International Scientific Conference on Advanced Technologies in Aerospace,
Mechanical and Automation Engineering – MIST: Aerospace – 2019.
II Международная научно-практическая конференция Международный
форум «Метрологическое обеспечение» «Метрологическое обеспечение
инновационных технологий» 2020.
ХХ международная научно-техническая конференция «Автоматизация
технологических объектов и процессов», 2020 г.
ХХ научно-технической конференции аспирантов и студентов в г. Донецке
26-28 мая 2020 г. – Донецк, ДонНТУ, 2020 г.
XVI ISA European student paper competition ISA District 12 (The International
Society of Automation) and SUAI (SaintPetersburg State University of Aerospace
Instrumentation) (ESPC-2020).
15th International Conference on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s
Readings” (ER(ZR)-2020).
14th International Scientific and Technical Conference “Vibration-2020.
Vibration technologies, mechatronics and controlled machines” 2020.
5th International Scientific and Technical Conference “Electric drive, electrical
technology and electrical equipment of industrial enterprises” 2020.
24th International Conference «Wave Electronics and its Application in
Information and Telecommunication Systems» (WECONF 2020).
III Международный форум «Метрологическое обеспечение инновационных
технологий» Санкт-Петербург 2021г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы
докладывались и обсуждались на 15 международных научных конференциях.
По теме диссертации опубликовано 23 работы, из них: 6 − без соавторов,
в том числе 6 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, 4 статьи в
сборниках докладов, 10 статей в сборниках трудов конференций, в том числе
4 в научных изданиях Scopus и Web of Science, 3 свидетельства о
государственной регистрации.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из
введения, четырех глав, заключения, списка источников и приложений.
Основной текст диссертации представлен на 182 страницах, включая 7 таблиц
и 57 рисунков. Общий объем диссертационной работы с учетом приложений
составляет 191 страницу.
В диссертационной работе изложены и научно обоснованы новые
технические и технологические решения, имеющие существенное значение
для развития страны в соответствии с решениями Правительства Российской
Федерации в области наукоемкого производства радиоэлектронной
промышленности Постановления Правительства Российской Федерации от
17.02.2016 №110, №109 и Федеральным законом от 29.07.2018 N 255-ФЗ «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о
внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской
Федерации».
В ходе проведенных исследований получены новые научные результаты:
– Обоснована и дополнена номенклатура показателей качества
светодиодных осветительных приборов, учитывающая нормированные
температурные режимы, параметры электромагнитной совместимости, и
обновленные требования, содержащиеся в национальных международных
стандартах и технических требованиях к осветительным приборам со
светодиодным источником света.
– Квалиметрическая модель оценки эффективности теплоотводов
светодиодных осветительных приборов на основе моделирования их тепловых
характеристик, включающая в себя математическую модель тепловых
характеристик светодиодного осветительного прибора и развернутую
номенклатуру показателей оценки технического уровня продукции.
– Модель оценки рисков ускоренного старения основных элементов
осветительного прибора со светодиодным источником света, отличающаяся
тем, что позволяет учитывать результаты аппроксимации расчетных кривых
спада освещенности исследуемого осветительного прибора с светодиодным
источников света и наличие бессвинцовых или смешанных паяных
соединений.
– Методика мониторинга качества сетей искусственного освещения с
осветительными приборами со светодиодным источником света с точки
зрения фитобиологической безопасности, отличающаяся тем, что позволяет
контролировать объем негативного влияния длин волн синего света и
содержит уточненные критерии фитобиологической безопасности.
– Методика обеспечения качества эксплуатации осветительных
приборов со светодиодным источником света с учетом оптимизации уровней
естественного освещения при замене или дополнении искусственным
освещением, отличающаяся тем, что дополнительно содержит
экспериментально полученные коэффициенты регрессионной линии спада
освещенности, а также рекомендации по построению алгоритмов
интеллектуального управления искусственным освещением.
Результаты использования основных положений, выводов и
рекомендаций, сформулированных в диссертации, обеспечили более точное
выявление и, как следствие, сокращение несоответствий заявленных в
паспортах изделия характеристик реальным в производстве светодиодных
осветительных приборов и сокращение материальных, ресурсных и трудовых
затрат в процессе эксплуатации изделий на 3-5%, что подтверждено актами
внедрения.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ОПСИС – светодиодный осветительный прибор;
ИВП – источник вторичного питания;
ИИП – импульсный источник питания;
ИМС – интегральная микросхема;
КЭЭ – качество электрической энергии;
ПП – печатная плата;
ПС – паяное соединение.
СИД – светодиод, светоизлучающий диод;
СИ – средства измерения;
ЭУ – электронный узел;
ЭМС – электромагнитная совместимость;
ТОС – тепловая обратная связь;
ТУ – технические условия;
ТП – технологический процесс;
ТЗ – техническое задание;
УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений;
ШИМ – широтно-импульсная модуляция;
Читать «Модели и методики обеспечения качества светодиодных осветительных приборов»
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (20 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
5 (158 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.7 (82 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
